多板卡同步讀取電容傳感器的實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多板卡同步讀取電容傳感器的實現(xiàn)方法，屬于高精度運動控制系統(tǒng)的信號采集與數(shù)據(jù)通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]如今電子設(shè)備走入了千家萬戶，而且越來越趨向于小型化、微型化，這就要求制造電子芯片的機器一一光刻機達到更高的精度，納米級精度已經(jīng)成為了研制光刻機需要達到的一個普遍標準，要達到如此高的控制精度，超高精度的傳感器和效果更好的控制算法必不可少，同時，整個系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的同步性和實時性也顯得尤為重要。比如承載硅片的掩膜臺微動臺，它將承載著娃片一起進行納米級精度的運動，使得光刻形成在娃片上，最終得到合格的芯片，它的運動控制指標直接影響了芯片的質(zhì)量。
[0003]由于該微動臺是一個擁有六自由度的運動臺體，至少需要六路傳感器數(shù)據(jù)才能獲得整個臺體的位置和姿態(tài)，而且獲得的必須是同一時刻所有傳感器的測量值，才能確定該時刻微動臺的位置速度等信息，以便還原被測物體的實際運動情況，因此數(shù)據(jù)的同步性必須得到保障。而現(xiàn)有技術(shù)讀取多路電容器數(shù)據(jù)無法保證其同步性，導(dǎo)致控制精度差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)讀取多路電容器數(shù)據(jù)無法保證其同步性，導(dǎo)致微動臺控制精度差的問題，提供了一種多板卡同步讀取電容傳感器的實現(xiàn)方法。
[0005]本發(fā)明所述多板卡同步讀取電容傳感器的實現(xiàn)方法，該方法涉及的讀取裝置為:在VME總線上掛接同步觸發(fā)卡和η塊運動控制卡，同步觸發(fā)卡通過VME總線向η塊運動控制卡發(fā)送同步觸發(fā)信號，每塊運動控制卡同時采集三個電容傳感器的信號并存儲；同步觸發(fā)卡和運動控制卡的結(jié)構(gòu)相同；
[0006]運動控制卡以DSP模塊作為算法處理模塊，以FPGA模塊為主要的信號處理模塊，CPLD芯片為電平轉(zhuǎn)換模塊，并基于RS422串口通信協(xié)議，設(shè)置了三個串口和串口電平轉(zhuǎn)換電路，并在FPGA中設(shè)計了串口收發(fā)的信號處理模塊以及用于存儲數(shù)據(jù)的雙口 RAM，DSP模塊通過自帶的外部存儲擴展接口 EMIF接口與FPGA模塊進行通信，運動控制卡上還設(shè)置有VME接口，使得η塊運動控制卡之間通過VME總線進行數(shù)據(jù)交互；
[0007]電容傳感器是通過串口與運動控制卡進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模?br>[0008]該方法包括以下步驟:
[0009]步驟一:η塊運動控制卡接收同步觸發(fā)卡的同步觸發(fā)信號；當(dāng)運動控制卡接收到同步觸發(fā)信號的上升沿時，發(fā)送命令觸發(fā)該板卡控制的三個電容傳感器給板卡發(fā)送當(dāng)前測量的數(shù)據(jù)，經(jīng)過串口電平轉(zhuǎn)換電路到達FPGA模塊引腳上，F(xiàn)PGA模塊通過內(nèi)部的信號處理模塊將數(shù)據(jù)按字節(jié)接收然后存儲在雙口 RAM里，并且在接收數(shù)據(jù)完成后輸出接收完成信號；
[0010]步驟二:產(chǎn)生的接收完成信號與DSP模塊的一個外部中斷引腳相連，該接收完成信號上升沿會觸發(fā)DSP模塊外部中斷，在DSP模塊中斷程序中會將存儲在雙口 RAM里的數(shù)據(jù)讀取到DSP模塊中，完成同步讀取多路電容傳感器信號的過程。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明方法應(yīng)用于承載硅片的掩膜臺微動臺的數(shù)據(jù)讀取控制，該微動臺是一個擁有六自由度的運動臺體，本發(fā)明方法中設(shè)置兩塊運動控制卡(η = 2)和六個電容傳感器，由于本發(fā)明中用到的運動控制卡只能讀取3路串口信號，而微動臺一共要返回6路位置信息，所以至少要采用2塊板卡才能獲得完整的位置信息，這就涉及到了之前討論的多卡讀數(shù)的同步性的問題，注意到本發(fā)明中運動控制卡是通過發(fā)送觸發(fā)信號來獲取電容傳感器數(shù)據(jù)的，所以只要做到同步觸發(fā)即可，本發(fā)明設(shè)置了一個外部同步觸發(fā)信號，該同步觸發(fā)信號實際采用5kHz的時鐘，由一塊單獨的板卡通過FPGA內(nèi)的鎖相環(huán)產(chǎn)生，通過VME總線傳到兩塊接收電容傳感器數(shù)據(jù)的運動控制卡上，運動控制卡用此外部同步觸發(fā)信號對電容傳感器進行觸發(fā)讀數(shù)，就可以保證兩塊運動控制卡讀數(shù)的同步性。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明所述多板卡同步讀取電容傳感器的實現(xiàn)方法的總體原理圖；
[0013]圖2是每塊運動控制卡讀取數(shù)據(jù)的原理框圖；
[0014]圖3是同步讀取電容傳感器數(shù)據(jù)的工作時序圖；
[0015]圖4是運動控制卡中串口電平轉(zhuǎn)換電路的具體電路圖；
[0016]圖5是串口的具體電路圖。
【具體實施方式】
[0017]【具體實施方式】一:下面結(jié)合圖1至圖5說明本實施方式，本實施方式所述多板卡同步讀取電容傳感器的實現(xiàn)方法，該方法涉及的讀取裝置為:在VME總線2上掛接同步觸發(fā)卡3和η塊運動控制卡1，同步觸發(fā)卡3通過VME總線2向η塊運動控制卡I發(fā)送同步觸發(fā)信號，每塊運動控制卡I同時采集三個電容傳感器4的信號并存儲；同步觸發(fā)卡3和運動控制卡I的結(jié)構(gòu)相同；
[0018]運動控制卡I以DSP模塊1-1作為算法處理模塊，以FPGA模塊1_2為主要的信號處理模塊，CPLD芯片1-3為電平轉(zhuǎn)換模塊，并基于RS422串口通信協(xié)議，設(shè)置了三個串口1-7和串口電平轉(zhuǎn)換電路1-6，并在FPGA中設(shè)計了串口收發(fā)的信號處理模塊以及用于存儲數(shù)據(jù)的雙口 RAM，DSP模塊1-1通過自帶的外部存儲擴展接口 EMIF接口 1_5與FPGA模塊1-2進行通信，運動控制卡I上還設(shè)置有VME接口 1-4，使得η塊運動控制卡I之間通過VME總線2進行數(shù)據(jù)交互；
[0019]電容傳感器4是通過串口 1-7與運動控制卡I進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模?br>[0020]該方法包括以下步驟:
[0021]步驟一:η塊運動控制卡I接收同步觸發(fā)卡3的同步觸發(fā)信號；當(dāng)運動控制卡I接收到同步觸發(fā)信號的上升沿時，發(fā)送命令觸發(fā)該板卡控制的三個電容傳感器4給板卡發(fā)送當(dāng)前測量的數(shù)據(jù)，經(jīng)過串口電平轉(zhuǎn)換電路1-6到達FPGA模塊1-2引腳上，F(xiàn)PGA模塊1_2通過內(nèi)部的信號處理模塊將數(shù)據(jù)按字節(jié)接收然后存儲在雙口 RAM里，并且在接收數(shù)據(jù)完成后輸出接收完成信號；
[0022]步驟二:產(chǎn)生的接收完成信號與DSP模塊1-1的一個外部中斷引腳相連，該接收完成信號上升沿會觸發(fā)DSP模塊1-1外部中斷，在DSP模塊1-1中斷程序中會將存儲在雙口RAM里的數(shù)據(jù)讀取到DSP模塊1-1中，完成同步讀取多路電容傳感器4信號的過程。
[0023]同步觸發(fā)卡3通過FPGA內(nèi)部的鎖相環(huán)模塊生成5kHz時鐘，通過VME總線2上的F2E14引腳輸出，掛在VME總線2上。
[0024]在每塊運動控制卡I的FPGA模塊1_2和CPLD芯片1_3中，將F2E14引腳經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換并且連接到串口電平轉(zhuǎn)換電路1-6上的RS422TX4引腳上，然后通過三路串口 1_7的CLKP和CLKN差分時鐘引腳輸出，接到電容傳感器4上用于觸發(fā)電容傳感器4發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0025]串口電平轉(zhuǎn)換電路1-6采用SP3490芯片來實現(xiàn)。
[0026]DSP模塊1-1采用型號為TMS320C6414的DSP芯片來實現(xiàn)。
[0027]FPGA模塊1-2采用型號為EP2S60F102014N的FPGA芯片來實現(xiàn)。
[0028]本實施方法應(yīng)用于承載硅片的掩膜臺微動臺的數(shù)據(jù)讀取控制，該微動臺是一個擁有六自由度的運動臺體，至少需要六路傳感器數(shù)據(jù)才能獲得整個臺體的位置和姿態(tài)，本實施方式中設(shè)置兩塊運動控制卡和六個電容傳感器，
[0029]軟件上包括基于DSP開發(fā)的軟件CCStud1以及